专利名称：制备无透镜led阵列的方法
技术领域：
这里的诸实施例总地涉及无透镜发光二极管阵列的制备。更具体而言，这里的诸实施例涉及涂覆有丙烯酸树脂的无透镜发光二极管阵列，这种无透镜发光二极管阵列能够为打印机实现高度聚焦的光输出。
背景技术：
通常，非接触式打印机采用发光二极管(LED)的阵列用于曝光感光鼓表面。将微小的LED放置于透镜旁边，使得LED的图像在将被照明的表面上排列。在一些打印机中，可以使用多排LED。当表面移动通过LED行时，有选择地激活LED以发光或不发光，由此以对应于被激活的LED的图案来曝光或不曝光感光鼓的表面。
为了在这种打印机中获得良好的分辨率和图像质量，LED的物理尺寸必须要非常小，且必须要维持非常紧密的位置容限。尺寸容限常常不超过几十微米。
这些类型的LED打印机中出现的问题是LED发出的光必须要通过透镜。如果透镜脏了、有裂纹了、被划伤了或因其他原因导致不在最佳状态，就影响到从LED发射到表面上的光。
这里的诸实施例提供了一种无透镜LED阵列，这是一种高质量的光源，没有使用在使用中可能被划伤的透镜。
发明内容
本实施例用于一种制造用在打印机中的抛光无透镜发光二极管阵列的方法。发光二极管被用粘合剂贴附到经蚀刻的电路板上。每个二极管具有顶部和底部。所述底部连接到所述电路板；所述顶部具有正极和负极。
将透明聚合物添加到每个二极管顶上以形成透明盖。将黑色或不透明聚合物添加到电路板以填充发光二极管之间的空间，覆盖正极和负极。直到透明聚合物盖被覆盖的点，黑色聚合物不被填充。然后抛光并研磨聚合物以提供具有均匀、平齐和无光散射的表面的无透镜发光二极管阵列。
本实施例优于现有技术，因为该方法提供了抗划伤的阵列。
在下文给出的优选实施例的详细描述中，参考了附图，附图中图1绘示了负极和正极安装到LED顶部的LED的截面图。
图2绘示了图1的可替换实施例的截面图。
图3绘示了具有透明丙烯酸树脂盖的LED的侧视图。
图4绘示了图3的截面图，进一步示出了设置于二极管周围的黑色聚合物。
图5绘示了图4的截面图，进一步示出了接地且抛光后的黑色聚合物。
图6绘示了由本文所述方法制造的LED组件的实施例。
以下参考所列附图详细描述这里的诸实施例。
具体实施例方式
在详细解释这些实施例之前，要理解这些实施例并不局限于具体描述且能够以各种方式实施或实行。
本实施例的方法提供了一种制造功率输出高的极大LED阵列的方式。该方法提供了一种制造高功率LED光阵列的低成本和快速的方式。
可以利用这些实施例制造抛光的无透镜发光二极管阵列，其能够产生一种颜色，例如绿色、红色或蓝色可见光，或者产生这些颜色的组合。该发光二极管阵列能够透射裸二极管的大约90％的光。这种透射率是对普通透射率的极大提高。
制造抛光无透镜发光二极管阵列的方法实施例涉及到首先将多个发光二极管(LED)贴附到经蚀刻的电路板。可以使用粘合剂或者通过焊接LED将LED贴附到电路板。
通常利用如可从Zymet公司购买到的Model TC-201P的导热粘合剂将蓝色和绿色LED贴附到蓝宝石基板。对于具有底部负极接触的更长波长的LED，可以使用导电粘合剂，例如可从Epoxy Technology购买到的填充有银的Model Epo-Tek H2OE。通常用管脚转移而不是气压散布器来施加小量粘合剂。利用实施例的方法可以想到更低成本的制造方法，其能够同时淀积和同时固化两种用于制造LED阵列的聚合物。
在优选实施例中，可以用该阵列曝光照片图像或切割照片图像。在一个实施例中，可以将大约三十个LED固定到经蚀刻的电路板。LED的数量可以随着电路板的尺寸或阵列尺寸的变化而变化。此外，可以将LED垂直地固定到电路板，或者以一角度固定，以便根据客户需要提供定向倾斜光束。
每个LED具有顶部和底部。每个LED的底部被贴附到电路板。可以将正极和负极贴附到每个LED的顶部。在可选实施例中，可以将负极连接到底部而非顶部。通常将正极连接到控制电源的调制器。通常将负极连接到接地部分。
调制器控制着通向LED的电流。通过控制通向LED的电流，可以控制从LED阵列产生的光强度。
该方法涉及直接向每个LED的顶部涂布透明聚合物。优选地，透明聚合物在室温下为液体聚合物。通常利用紫外(UV)光固化透明聚合物。透明聚合物优选为丙烯酸树脂或光学透明的触变紫外固化粘合剂，例如可从Norland，Inc.购买到的Model NEA 123。在相关二极管的波长处透明的任何聚合物都是可用的。优选具有更大硬度的透明材料，因为更硬的材料更容易抛光。
一旦在每个LED上硬化了透明聚合物，利用黑色聚合物，通常为液体黑色聚合物覆盖或覆满电路板。将黑色聚合物添加到电路板以从光学上分离LED并消除LED之间的串扰。
黑色聚合物完全填充了LED之间的空间并覆盖了正极和负极，但留下硬化的透明聚合物的顶部，使之可见。黑色聚合物用于钝化形成单片结构的正极和负极。通常以化学方式固化黑色聚合物，其一般在不到五分钟内固化。黑色聚合物可以是环氧树脂或不透明环氧树脂(例如EPO-Tek 320)。通常，将黑色聚合物涂布25微米的深度，使得除了LED的顶部之外所有部分都被完全覆盖。
然后抛光硬化的环氧树脂。通常使用含少量研磨剂的光学抛光粉末或浆料执行抛光步骤。执行抛光步骤以使得表面成为高度抛光、不散射光的表面。高度抛光、不散射光的表面以高度定向的方式提供了LED的高效透射。
参考附图，图1绘示了安装到经蚀刻的电路板12的两个LED 10的顶视图。电路板12可以是印刷电路板、标准电路板、经蚀刻的聚酰胺、聚酯柔性电路或用酚醛树脂浸渍过的经蚀刻的纸张。可用的电路板12的其他例子为经蚀刻的混合陶瓷板、经蚀刻的类金刚石碳板和经蚀刻的多层硅酮基板。优选的电路板12为具有导热或电绝缘粘合剂的铝支乘板。在热传递不是问题的情况下，酚醛树脂纸是一种低成本材料。在优选实施例中，印刷电路板可以具有粘合了导线的金漆。可以使用更为不同的基板，例如混合陶瓷、硅或类金刚石碳。
在图1中所示的实施例中，每个LED 10都具有连接到顶部的正极14和负极16。在形成盖的每个正极14和负极16上设置透明聚合物20(图1中未示出)。
图2示出了电连接到电路板12的每个LED 10的可选实施例。在一个实施例中，负极16固定到每个LED 10的底部，而不是如图1所示固定到顶部。正极14安装到每个LED 10的顶部。在该实施例中，仅在正极14上方设置透明聚合物20。
图3绘示了在电路板12上的LED 10上方由硬化的透明聚合物20形成的盖的截面。通常，在电路板12和每个LED 10之间使用粘合剂18以将每个LED 10固定到电路板12。
图4为图3的示意，其中添加黑色聚合物22以围绕每个LED 10，并由此从光学上使每个LED 10彼此隔离。黑色聚合物22优选至少与LED 10与在LED 10上形成盖的透明聚合物20二者之组合一样厚。黑色聚合物22不覆盖由透明聚合物20形成的盖。
图5示出了图4的实施例，其中透明聚合物20和黑色聚合物22被研磨和抛光以允许来自LED的光从阵列投射。经研磨和抛光的聚合物形成了具有均匀、平齐且无光散射的表面的无透镜发光二极管阵列。
图6示出了在加入黑色聚合物22且表面经研磨和抛光之后的八个LED 10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h的示意性组装件，图中八个LED不可见，而透明聚合物20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g、20h可见。黑色聚合物22填充了电路板12上的LED和透明聚合物之间的区域。
部件列表10. LED10a.LED10b.LED10c.LED10d.LED10e.LED10f.LED10g.LED10h.LED12. 电路板14. 正极16. 负极18. 粘合剂20. 透明聚合物20a.透明聚合物20b.透明聚合物20c.透明聚合物20d.透明聚合物20e.透明聚合物20f.透明聚合物20g.透明聚合物20h.透明聚合物22. 黑色聚合物
权利要求
1.一种制造抛光的无透镜发光二极管阵列的方法，其中所述方法包括如下步骤a.将多个发光二极管贴附到经蚀刻的电路板，其中所述发光二极管包括顶部和底部，其中所述底部用粘合剂安装到所述经蚀刻的电路板，且其中正极和负极被安装到所述顶部；b.直接向每个发光二极管顶上涂布液体透明聚合物；c.用液体黑色聚合物覆满所述经蚀刻的电路板，其中所述液体黑色聚合物填充所述发光二极管之间的空间，覆盖所述正极和负极，并暴露出所述液体透明聚合物；d.让所述液体黑色聚合物硬化；以及e.抛光硬化的黑色聚合物的表面，以提供具有均匀、平齐、且无光散射的表面的抛光、无透镜发光二极管阵列。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述液体透明聚合物为聚丙烯树脂。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述液体透明聚合物为光学透明的触变紫外固化粘合剂。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述液体黑色聚合物为丙烯酸树脂。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述黑色聚合物为不透明环氧树脂。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述经蚀刻的电路板为印刷电路板、标准电路板、经蚀刻的聚酰胺、聚酯柔性电路或经蚀刻的用酚醛树脂浸渍过的纸。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述经蚀刻的电路板为经蚀刻的混合陶瓷、经蚀刻的类金刚石碳或经蚀刻的多层硅酮基板。
8.根据权利要求1所述的方法，其中用导热粘合剂或电绝缘粘合剂将所述多个发光二极管固定到所述经蚀刻的电路板。
9.一种制造抛光的无透镜发光二极管阵列的方法，其中所述方法包括如下步骤a.将多个发光二极管贴附到经蚀刻的电路板，其中所述发光二极管包括顶部和底部，其中所述底部包括负极接触并用粘合剂被安装到所述经蚀刻的电路板，且其中所述正极被安装到所述顶部；b.直接向每个发光二极管顶上涂布液体透明聚合物；c.用液体黑色聚合物覆满所述经蚀刻的电路板，其中所述液体黑色聚合物填充所述发光二极管之间的空间，覆盖所述正极和负极，并暴露出所述液体透明聚合物；d.让所述液体黑色聚合物硬化；以及e.抛光硬化的黑色聚合物的表面，以提供具有均匀、平齐、且无光散射的表面的抛光、无透镜发光二极管阵列。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述液体透明聚合物为聚丙烯树脂。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述液体透明聚合物为光学透明的触变紫外固化粘合剂。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述液体黑色聚合物为丙烯酸树脂。
13.根据权利要求9所述的方法，其中所述黑色聚合物为不透明环氧树脂。
14.根据权利要求9所述的方法，其中所述经蚀刻的电路板为印刷电路板、标准电路板、经蚀刻的聚酰胺、聚酯柔性电路或经蚀刻的用酚醛树脂浸渍过的纸。
15.根据权利要求9所述的方法，其中所述经蚀刻的电路板为经蚀刻的混合陶瓷、经蚀刻的类金刚石碳或经蚀刻的多层硅酮基板。
16.根据权利要求9所述的方法，其中用导热粘合剂或电绝缘粘合剂将所述多个发光二极管固定到所述经蚀刻的电路板。
17.一种抛光无透镜发光二极管阵列，包括a.经蚀刻的电路板；b.安装到所述经蚀刻的电路板的多个发光二极管，其中每个二极管包括透明丙烯酸树脂；以及c.设置于所述发光二极管之间的黑色封装聚合物，其中所述聚合物适于防止所述发光二极管之间接触，且其中所述聚合物适于被抛光以形成均匀、无光散射的表面。
18.根据权利要求17所述的抛光无透镜发光二极管阵列，其中所述透明丙烯酸树脂盖为硬化的液体丙烯酸树脂聚合物滴。
全文摘要
一种制造抛光无透镜发光二极管阵列的方法，其中需要用粘合剂将发光二极管(10)安装到经蚀刻的电路板(12)上。每个二极管(10)具有连接到二极管(10)的负极和正极。将透明聚合物(20)添加到每个二极管顶上并使其硬化。将黑色聚合物(22)添加到电路板(12)以填充二极管之间的空间。黑色聚合物(22)硬化并被抛光，以提供具有均匀、平齐且无光散射的表面的抛光无透镜发光二极管阵列。
文档编号H01L27/15GK101044634SQ200580035780
公开日2007年9月26日 申请日期2005年10月18日 优先权日2004年10月19日
发明者A·D·坎普 申请人:伊斯曼柯达公司